准直光斑与 C-LENS 选型Collimation & C-LENS Selection

出光端:几何投影,与波长无关

芯片远场是发散锥,准直后的光斑直径就是发散角(弧度)× 焦距——小角度几何投影,波长不参与。规格书给的多是 FWHM 全角,而耦合计算要用 1/e² 口径,两者之比是高斯光束的固定常数 1.6986。选准直镜 NA 时「够用即可」:收光率随 T = NA镜/NA束 上升,到 T≈1.5(收 >99%)即饱和,更大的 NA 不增加耦合,反而带来更重的球差和更紧的对准容差——我们实测 20–30° 发散角的芯片,NA 0.5 的准直镜耦合效率优于 NA 0.71(典型结果)。

收光端:衍射极限 + 球差修正

C-LENS 作收光/准直镜时,光斑由高斯衍射极限决定:D₀ = 2λf/(π·w_f),曲率半径 R 经 f = R/(n−1) 决定焦距。大 R 透镜光束铺满镜面,边缘球差使有效焦距变短、实测光斑比理想值小——本页的修正系数 k(R) 即来自我司 1550 nm 全系列 R 的实测标定。瑞利长度 z_R 内光斑近似不变,工作距离超出 z_R 后按双曲线展宽,选型时以「工作距离处光斑最接近目标」为准。